C 库函数 - log()

C 标准库 - <math.h> C 标准库 - <math.h>

描述

C 库函数 double log(double x) 返回 x 的自然对数（基数为 e 的对数）。

log() 是 C 标准库 <math.h> 中的一个函数，用于计算一个浮点数的自然对数（以 e 为底）。这是一个常用的数学函数，广泛应用于科学计算、金融和工程等领域。

声明

下面是 log() 函数的声明。

#include <math.h>

double log(double x);
float logf(float x);
long double logl(long double x);

参数

  • x：输入的浮点数，必须为正数（大于 0）。

返回值

  • 返回 x 的自然对数，如果 x 为负数或零，将导致数学域错误或范围错误。

错误处理

  • 如果 x 为负数，log() 函数将返回 NaN，并设置 errno 为 EDOM。
  • 如果 x 为零，log() 函数将返回 -HUGE_VAL（负无穷大），并设置 errno 为 ERANGE。

实例

下面的实例演示了 log() 函数的用法。

实例

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main ()
{
   double x, ret;
   x = 2.7;

   /* 计算 log(2.7) */
   ret = log(x);
   printf("log(%lf) = %lf", x, ret);
   
   return(0);
}

让我们编译并运行上面的程序，这将产生以下结果：

log(2.700000) = 0.993252

处理多个值的对数

以下示例展示了如何处理多个值的对数：

实例

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <errno.h>

int main() {
    double values[] = {1.0, 2.718281828, 10.0, -1.0, 0.0};
    int num_values = sizeof(values) / sizeof(values[0]);

    for (int i = 0; i < num_values; i++) {
        double x = values[i];
        errno = 0;  // 重置 errno
        double result = log(x);

        if (errno == EDOM) {
            printf("Domain error: log(%f) is not defined\n", x);
        } else if (errno == ERANGE) {
            printf("Range error: log(%f) results in an overflow or underflow\n", x);
        } else {
            printf("log(%f) = %f\n", x, result);
        }
    }

    return 0;
}

代码解析

  • 定义一个包含多个浮点数的数组 values。
  • 使用 for 循环遍历每个值，调用 log(x) 进行计算。
  • 重置 errno 为 0 并检查可能的错误。
  • 打印每个值的对数计算结果，或错误信息。

让我们编译并运行上面的程序，这将产生以下结果：

log(1.000000) = 0.000000
log(2.718282) = 1.000000
log(10.000000) = 2.302585
log(-1.000000) = nan
log(0.000000) = -inf

使用场景

log() 函数在许多应用中有广泛的用途，包括但不限于：

  • 计算指数增长或衰减。
  • 处理概率和统计中的对数概率。
  • 解决涉及对数方程的数学问题。
  • 在金融中计算对数收益率。

总结

log() 函数用于计算浮点数的自然对数，是处理对数运算的重要工具。通过合理使用 log()，可以在科学计算、金融和工程应用中实现对数运算，并确保处理好可能的错误情况。

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